우리는 더 이상 아날로그 파형을 한 곳에서 다른 곳으로 옮기는 데 주력하지 않습니다. 그보다는 무선 네트워킹, 디지털 오디오 신호, 센서 측정 등과 같은 데이터를 이동하려고합니다. 디지털 데이터를 전송하기 위해 디지털 변조를 사용합니다.

하지만이 용어에주의해야합니다. 이 문맥에서 "아날로그"및 "디지털"은 실제 전송 된 파형의 기본 특성이 아니라 전송되는 정보 유형을 나타냅니다.

아날로그 및 디지털 변조는 모두 매우 다양한 신호를 사용합니다. 차이점은 아날로그 변조 신호가 아날로그 기저 대역 파형으로 복조되는 반면, 디지털 변조 신호는 디지털 데이터로 해석되는 심볼이라고하는 개별 변조 단위로 구성된다는 것입니다.

세 가지 변조 유형의 아날로그 및 디지털 버전이 있습니다. 진폭과 주파수부터 시작하겠습니다.

디지털 진폭 변조
이러한 유형의 변조를 진폭 시프트 키잉 (ASK)이라고합니다. 가장 기본적인 경우는 "온-오프 키잉"(OOK)이며 [[아날로그 진폭 변조]] 페이지에서 논의 된 수학적 관계와 거의 직접적으로 일치합니다. 디지털 신호를 기저 대역 파형으로 사용하는 경우 곱하기 기저 대역과 반송파는 로직 하이의 경우 정상이고 로직 로우의 경우 "꺼짐"인 변조 된 파형이됩니다. 로직 하이 진폭은 변조 지수에 해당합니다.

시간 영역
다음 그림은 10MHz 반송파 및 1MHz 디지털 클록 신호를 사용하여 생성 된 OOK를 보여줍니다. 우리는 여기서 수학적 영역에서 작동하고 있으므로 로직 하이 진폭 (및 반송파 진폭)은 단순히 차원이없는 "1"입니다. 실제 회로에서는 1 V 반송파 파형과 3.3 V 논리 신호를 가질 수 있습니다.

이 예제와 [[Amplitude Modulation]] 페이지에서 논의한 수학적 관계 사이에 불일치가있을 수 있습니다.베이스 밴드 신호를 이동하지 않았습니다. 일반적인 DC 결합 디지털 파형을 다루는 경우 신호가 y 축의 양수 부분에 남아 있기 때문에 상향 변속이 필요하지 않습니다.

주파수 영역
해당 스펙트럼은 다음과 같습니다.

이것을 1MHz 사인파로 진폭 변조를위한 스펙트럼과 비교하십시오.

대부분의 스펙트럼은 동일합니다. 즉 반송 주파수 (fC)에서의 스파이크와 fC에서의 스파이크에 기저 대역 주파수와 fC에서 기저 대역 주파수를 뺀 값이 같습니다.

그러나 ASK 스펙트럼에도 3 차 및 5 차 고조파에 해당하는 더 작은 스파이크가 있습니다. 기본 주파수 (fF)는 1MHz입니다. 즉, 3 차 고조파 (f3)는 3MHz이고 5 차 고조파 (f5)는 5MHz입니다. . 따라서 fC 플러스 / 마이너스 fF, f3 및 f5에서 스파이크가 발생합니다. 실제로 플롯을 확장하면이 패턴에 따라 스파이크가 계속되는 것을 볼 수 있습니다.

이것은 완벽하게 이해됩니다. 구형파의 푸리에 변환은 기본 주파수에서의 사인파와 홀수 고조파에서의 진폭 감소 사인파로 구성되며,이 하모닉 성분은 위의 스펙트럼에서 볼 수 있습니다.

이 논의는 중요한 실제 요점으로 이끈다 : 디지털 변조 방식과 관련된 갑작스런 전이는 바람직하지 않은 고주파 콘텐츠를 생성한다. 변조 된 신호의 실제 대역폭과 다른 장치를 방해 할 수있는 주파수의 존재를 고려할 때이 점을 명심해야합니다.

디지털 주파수 변조
이러한 유형의 변조를 FSK (Frequency Shift Keying)라고합니다. 우리의 목적 상, FSK의 수학적 표현을 고려할 필요는 없습니다. 대신,베이스 밴드 데이터가 로직 1 인 경우 주파수 f0,베이스 밴드 데이터가 로직 2 인 경우 주파수 f1를 갖도록 간단히 지정할 수 있습니다.

시간 영역
전송 준비 완료 FSK 파형을 생성하는 한 가지 방법은 먼저 디지털 데이터에 따라 f1과 f2 사이를 전환하는 아날로그 기저 대역 신호를 생성하는 것입니다. 다음은 f1 = 1 kHz 및 f2 = 3 kHz 인 FSK베이스 밴드 파형의 예입니다. 로직 0과 로직 1에 대해 심볼의 지속 시간이 동일하도록하기 위해 1kHz 사이클 3 개와 XNUMXkHz 사이클 XNUMX 개를 사용합니다.

베이스 밴드 파형은 (믹서를 사용하여) 반송파 주파수까지 이동하여 전송됩니다. 이 방법은 소프트웨어 정의 무선 시스템에서 특히 유용합니다. 아날로그 기저 대역 파형은 저주파 신호이므로 수학적으로 생성 된 다음 DAC에 의해 아날로그 영역에 도입 될 수 있습니다. 고주파 전송 신호를 생성하기 위해 DAC를 사용하는 것은 훨씬 더 어려울 것입니다.

보다 개념적으로 FSK를 구현하는 간단한 방법은 서로 다른 주파수 (f1 및 f2)를 가진 두 개의 반송파 신호를 갖는 것입니다. 이진 데이터의 논리 레벨에 따라 하나 또는 다른 하나가 출력으로 라우팅됩니다.

이로 인해 두 개의 주파수 사이의 차이가 평균 주파수와 관련하여 훨씬 작다는 점을 제외하고는 위의 기저 대역 FSK 파형과 마찬가지로 두 주파수 사이에서 갑자기 전환되는 최종 전송 파형이 생성됩니다. 다시 말해, 시간 영역 그림을보고 있다면 f1과 f2의 차이가 f1 (또는 f2)의 작은 부분이기 때문에 f1 섹션과 f2 섹션을 시각적으로 구분하기가 어렵습니다.

주파수 영역
주파수 영역에서 FSK의 영향을 살펴 보겠습니다. 동일한 10MHz 반송파 주파수 (이 경우 평균 반송파 주파수)를 사용하고 편차로 ± 1MHz를 사용합니다. (이것은 비현실적이지만 현재의 목적에 편리합니다.) 따라서 전송 된 신호는 로직 9의 경우 0MHz, 로직 11의 경우 1MHz입니다. 스펙트럼은 다음과 같습니다.

"캐리어 주파수"에는 에너지가 없습니다. 변조 된 신호가 절대 10MHz가 아니라는 점을 고려하면 놀라운 것은 아닙니다. 항상 10MHz-1MHz 또는 10MHz + 1MHz입니다.이 지점에서 우리는 두 가지 주요 스파이크 인 9MHz와 11MHz를 정확하게 볼 수 있습니다.

그러나이 스펙트럼에 존재하는 다른 주파수는 어떻습니까? FSK 스펙트럼 분석은 특히 간단하지 않습니다. 주파수 간 갑작스런 전이와 관련하여 추가 푸리에 에너지가있을 것임을 알고 있습니다.

FSK는 각 주파수에 대해 sinc-function 유형의 스펙트럼, 즉 하나는 f1에 집중되고 다른 하나는 f2에 집중되는 것으로 나타났습니다. 이 두 가지 주요 스파이크의 양쪽에 나타나는 추가 주파수 스파이크를 설명합니다.

요약
* 디지털 진폭 변조는 이진 데이터에 따라 개별 섹션에서 반송파의 진폭을 변화시키는 것을 포함합니다.

* 디지털 진폭 변조에 대한 가장 간단한 접근 방식은 온-오프 키잉입니다.

* 디지털 주파수 변조의 경우 반송파 또는 기저 대역 신호의 주파수는 이진 데이터에 따라 개별 섹션으로 변경됩니다.

* 디지털 변조를 아날로그 변조와 비교하면, 디지털 변조에 의해 생성 된 갑작스런 전이로 인해 반송파에서 멀리 떨어진 주파수에서 추가 에너지가 발생 함을 알 수 있습니다.

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